光纖衰減器的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)

概 述

光衰減器是按照用戶的要求將光功率進(jìn)行預(yù)定量的衰減，為了使光接收機(jī)不產(chǎn)生飽和失真，或?yàn)榱藵M足光線路中某種測(cè)試的確需要（如系統(tǒng)的靈敏度測(cè)試），或?yàn)榱似胶舛嗦穫鬏斨饭夤β实拇笮〔坏?。光衰減器有可調(diào)光衰減器與固定光衰減器。 光衰減器的指標(biāo)：工作波長(zhǎng)、回波損耗、衰減量及精度（衰減范圍及分辨率）及工作溫度，常用于評(píng)估系統(tǒng)的損耗及各種測(cè)試中。

光纖衰減器是能降低光信號(hào)能量的一種光器件。用于對(duì)輸入光功率的衰減，避免了由于輸入光功率超強(qiáng)而使光接收機(jī)產(chǎn)生的失真。光纖衰減器作為一種光無源器件，用于光通信系統(tǒng)當(dāng)中的調(diào)試光功率性能、調(diào)試光纖儀表的定標(biāo)校正，光纖信號(hào)衰減。產(chǎn)品使用的是摻有金屬離子的衰減光纖制造而成，能把光功率調(diào)整到所需要的水平。

工 作 原 理

1、空氣隔離技術(shù)

光在光纖中傳輸受到全反射定律的制約，無法散射出來，保持強(qiáng)度的相對(duì)穩(wěn)定。而一旦其脫離光纖，在光纖與光纖之間加入空氣間隔，光就會(huì)散射出去，從而引起光的衰減。由于光從普通光纖中入射到空氣中散射很強(qiáng)，為此要使衰減量控制一定的范圍，就要確保隔離距離及保持兩端光纖的對(duì)準(zhǔn)。通過這個(gè)原理可以制作法蘭式固定衰減器和可調(diào)衰減器。 法蘭式固定衰減器采用隔離衰減片，根據(jù)曲線圖制作一定厚度的衰減片，將衰減片植入法蘭中，就可起到固定光衰減的作用。法蘭式可調(diào)光衰減器采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)原理，通過機(jī)械旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)兩端連接器間的距離?可使光衰減在0~30dB之間。

2、位移錯(cuò)位技術(shù)

此方法是將2根光纖的纖芯進(jìn)行微量平移錯(cuò)位，從而達(dá)到功率損耗的效果。

通過使用普通尾纖，用熔接機(jī)將2根尾纖的纖芯在錯(cuò)位的情況下進(jìn)行熔接工作，使光在傳輸過程中發(fā)生偏芯損耗，得到連接器式固定衰減器，又稱在線固定衰減器。

3、衰減光纖技術(shù)

根據(jù)金屬離子對(duì)光有吸收作用，研制出參雜金屬離子的衰減光纖，與普通光纖每公里有衰減系數(shù)一樣，這種衰減光纖也有固定的衰減系數(shù)，只不過這種衰減系數(shù)不按公里計(jì)算，而是按照毫米計(jì)算。將衰減光纖穿入陶瓷插芯?經(jīng)過特殊工藝處理?可以制成陰陽式的固定衰減器。

4、吸收玻璃法

經(jīng)光學(xué)拋光的中性吸收玻璃片也可被應(yīng)用于光衰減器的制作。 利用物質(zhì)對(duì)光的吸收特性，制成片狀或條狀的中性暗色玻璃，放在光路上，可以將光強(qiáng)衰減。 吸收玻璃以透過率T及以分貝數(shù)表示的衰減率區(qū)分。透過率T=透射光強(qiáng)/入射光強(qiáng) ，衰減率η=1/T ， 以分貝數(shù)表示的衰減率β=10 x logη=- 10 x logT ，以分貝數(shù)表示的衰減率可方便估算多片組合時(shí)的衰減率，將疊加各片的衰減率分貝數(shù)相加即為組合衰減片組的衰減率，以分貝數(shù)表示。片狀被制成固定的衰減值，而條狀根據(jù)其內(nèi)部連續(xù)遞增的暗色物質(zhì)不同部位的衰減值也不同。 單塊片狀光吸收玻璃可以制作固定衰減器，多塊片狀吸收玻璃可以通過輪盤轉(zhuǎn)換制成分檔可調(diào)試衰減器，而條狀吸收玻璃通過連續(xù)位移可以制成連續(xù)可調(diào)衰減器。

5、固態(tài)光衰減技術(shù)

空氣隔離和吸收玻璃形式的可調(diào)光衰減器都是采用機(jī)械式的方法完成衰減的可調(diào)性，現(xiàn)在也有少量的采用各種固態(tài)光衰減技術(shù)，比如可調(diào)衍射光柵技術(shù)、MEMS技術(shù)、液晶技術(shù)、磁光技術(shù)、平面光波導(dǎo)技術(shù)等。

用 途

各種光接收設(shè)備接收光信號(hào)的強(qiáng)度都是有限制的，需要在一定的范圍內(nèi)，光功率過弱或過強(qiáng)的話設(shè)備都不能正常工作。當(dāng)光功率過強(qiáng)的時(shí)候，就會(huì)利用光衰調(diào)整光功率，使用其降低至允許范圍內(nèi)，否則即使設(shè)備能夠使用也對(duì)其壽命不利。所以光纖衰減器的作用還是很大的。

光纖衰減器測(cè)試系統(tǒng)具有衰減量精度高，附加損耗低，穩(wěn)定性好的特征。主要應(yīng)用在：光纖通信系統(tǒng)；光纖CATV；大功率光器件測(cè)量；用于對(duì)輸入光功率的衰減，避免了由于輸入光功率超強(qiáng)而使光接收機(jī)產(chǎn)生的失真。

分 類

1、SC光纖衰減器：應(yīng)用于SC光纖接口，與RJ-45接口類似，但是SC接口更扁，里面的觸片是一根銅柱；

2、LC光纖衰減器：應(yīng)用于LC光纖接口，可用于連接SFP模塊，采用模塊化插孔（RJ）閂鎖機(jī)理，操作方便，常用于路由器；

3、FC光纖衰減器：應(yīng)用于FC光纖接口，外套采用金屬套包裹，緊固方式為螺絲扣。一般在ODF側(cè)采用，多用于配線架；

4、ST光纖衰減器：應(yīng)用于ST光纖接口，常用于光纖配線架，外殼為圓形，采用螺絲扣緊固，常用于光纖配線架。

優(yōu) 缺 點(diǎn)

1、空氣隔離技術(shù)含量低，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，體積小、成本低。有固定和連續(xù)可調(diào)式。但由于傳導(dǎo)光介質(zhì)的突變，纖芯與空氣界面的折射率不同，輸入光在此界面將發(fā)生內(nèi)發(fā)射，一部分光沿輸入路徑反射回去，造成傳輸線路的回波損耗小。對(duì)于高要求線路，很難滿足。

2、位移錯(cuò)位技術(shù)采用普通光纖，成本低，實(shí)現(xiàn)固定衰減，可替換連接器用于線路中。其對(duì)光纖的錯(cuò)位處理同樣會(huì)減少回波損耗。

3、衰減光纖采用特別的設(shè)計(jì)，在最可能寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)提供平坦衰減。超寬帶的一致衰減確保了產(chǎn)品在現(xiàn)在以至將來都能與DWDM, CATV 及其它通訊系統(tǒng)完全兼容。衰減光纖幾何尺寸與普通單模光纖一致，確保了與陶瓷插芯完美配合，從而實(shí)現(xiàn)此類衰減器與連接器一樣，有相當(dāng)高的回波損耗，并有體積小的優(yōu)點(diǎn)。但只能作為固定衰減器。

4、光吸收玻璃可實(shí)現(xiàn)固定和可調(diào)。但研制衰減器需要使用光準(zhǔn)直器，要求輸入、輸出端的高度耦合，要求有精度較高的調(diào)試設(shè)備和配套零件。實(shí)現(xiàn)成本較高。

5、采用固態(tài)光衰減技術(shù)的衰減器可實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，但這些新技術(shù)的技術(shù)層面牽涉較廣，成本較高，并帶有溫度影響、可靠性、封裝等不同方面的劣勢(shì)。對(duì)于這些技術(shù)還需進(jìn)一步完善。

和光適配器的區(qū)別

光纖衰減器作為一種光無源器件，用于光通信系統(tǒng)當(dāng)中的調(diào)試光功率性能、調(diào)試光纖儀表的定標(biāo)校正，光纖信號(hào)衰減。產(chǎn)品使用的是摻有金屬離子的衰減光纖制造而成，能把光功率調(diào)整到所需要的水平。

光纖適配器的兩端可插入不同接口類型的光纖連接器，實(shí)現(xiàn)FC、SC、ST、LC、MTRJ、MPO、E2000等不同接口間的轉(zhuǎn)換，廣泛應(yīng)用于光纖配線架（ODF）、光纖通信設(shè)備、儀器等， 性能超群， 穩(wěn)定可靠。市面上有的將光纖適配器也叫光纖連接器， 實(shí)際上這是兩種不同的產(chǎn)品。

衰減器就像太陽鏡，通過吸收多余的光能量，保護(hù)您的眼睛免受強(qiáng)光刺激。光纖衰減器可以像太陽鏡一樣，通過在特定波長(zhǎng)范圍下工作，保護(hù)光纖。好的光纖衰減器的標(biāo)準(zhǔn)是：通過吸收額外的光纖來代替反射光纖。因?yàn)樵诠饫w通信中，需要在不損壞光纖衰減器的前提下，使用較低的光功率。

適配器有標(biāo)準(zhǔn)型和轉(zhuǎn)換型，又叫做法蘭盤。跳線，尾纖，終端盒都必用到適配器。主要作用就是設(shè)備與設(shè)備之間的連接。比如光纖跳線，在一根光纖兩端裝上適配器，就叫跳線。在勝為光纖跳線一端裝適配器，就叫尾纖?，F(xiàn)在家里看電視都有機(jī)頂盒了，機(jī)頂盒后面圓形的小裝置就是一種適配器。光纖適配器的工作原理纖連接的關(guān)鍵是光纖纖芯的精確對(duì)準(zhǔn)，所以傳統(tǒng)的連接方法（如焊接）存在一定的缺陷。不同的是，每個(gè)光纖適配器的內(nèi)部都有對(duì)準(zhǔn)套管，這樣可以保證在連接時(shí)候的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)光纖跳線之間的高性能連接。

主要特性：光纖之間是由適配器通過其內(nèi)部的開口套管連接起來的，以保證光纖跳線之間的最高連接性能。為了固定在各種面板上，還設(shè)計(jì)了多種精細(xì)的固定法蘭。

區(qū)別很大的，光纖衰減器通常是用來加大光輸入功率的衰減值，有5db的，有10db的，這樣會(huì)避免光輸入值太強(qiáng)而使光接收機(jī)產(chǎn)生失真。而光纖適配器（法蘭盤）則是用來方便的連接光纖跳線接口的。